促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的教學(xué)追問

蔡國(guó)

摘要：本文以“做出判斷的分支”教學(xué)為例，探討追問式教學(xué)在高中信息技術(shù)課堂上的運(yùn)用，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、歸納等教學(xué)策略，發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;追問式教學(xué);做出判斷的分支

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2021）22-0026-03

課堂提問是師生在課堂上溝通和交流的有效途徑，而追問則是在預(yù)設(shè)問題上根據(jù)學(xué)生的回答而展開的再次提問。目前，高中信息技術(shù)課堂教學(xué)還普遍存在“一言堂”的現(xiàn)象，教學(xué)追問存在較大的不足，學(xué)生思維潛能受到抑制，而師生針對(duì)性的追問，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，促進(jìn)他們進(jìn)行深度思考，有利于學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系，提升計(jì)算思維。

● 教學(xué)追問與計(jì)算思維的關(guān)系

1.教學(xué)追問的內(nèi)涵

追問在《現(xiàn)代漢語大詞典》中的定義是“追根究底地問;追查”。筆者綜合文獻(xiàn)后認(rèn)為，教學(xué)追問是在學(xué)生回答教師初次提問的基礎(chǔ)上，教師多次提出與初次提問緊密聯(lián)系的問題，形成“問題串”，是一種幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)和發(fā)展思維的教學(xué)方法。

2.計(jì)算思維的內(nèi)涵

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）指出，計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。

3.教學(xué)追問與計(jì)算思維的關(guān)系

布魯姆的教育目標(biāo)分類將認(rèn)知過程分成記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造六個(gè)層次。筆者依據(jù)布魯姆的教育目標(biāo)分類，將教學(xué)追問涉及的計(jì)算思維分為低層次計(jì)算思維和高層次計(jì)算思維。

（1）培養(yǎng)低層次計(jì)算思維水平的追問

了解、認(rèn)識(shí)、選擇等屬于低層次的認(rèn)知，主要是引導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)事實(shí)性知識(shí)的再認(rèn)識(shí)等簡(jiǎn)單的任務(wù)，屬于低計(jì)算思維水平的問題。為幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)問題，還可以針對(duì)任務(wù)，通過播放視頻、案例介紹等，讓學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)或生活經(jīng)驗(yàn)“了解”“認(rèn)識(shí)”和“識(shí)別”問題的主要特征，繪制完成任務(wù)的流程圖，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）發(fā)展高層次計(jì)算思維水平的追問

獲取、組織、分析、設(shè)計(jì)、遷移等屬于高計(jì)算思維水平的認(rèn)知，需要學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行更全面、深入地思考與分析后做出回答。教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用基本算法設(shè)計(jì)解決問題的方案，獲取、組織、分析各種數(shù)據(jù)，把利用信息技術(shù)解決問題的過程遷移到學(xué)習(xí)和生活的其他相關(guān)問題中。

● 教學(xué)追問在信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

筆者以教科版高中信息技術(shù)教材必修1中的“做出判斷的分支”一節(jié)為例，分析以發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維為著眼點(diǎn)的追問式教學(xué)過程。

1.第一個(gè)教學(xué)片段：創(chuàng)新情境，初步發(fā)展計(jì)算思維

師：（播放視頻1）生活中，人們常喜歡在家、學(xué)校、單位等場(chǎng)所擺放綠植、花卉。但隨著生活節(jié)奏的加快，人們很多時(shí)候無法按時(shí)給植物澆水，植物會(huì)因缺水而枯萎死亡。你家里的綠植有沒有出現(xiàn)枯萎或者死亡的情況？

生1：出現(xiàn)過，新家的綠植2個(gè)月左右就枯死了。

師：那你家里的綠植是怎樣澆水的？

生1：沒有規(guī)律，不定時(shí)澆水。

師：不定時(shí)的澆水方式存在一定的弊端，其他同學(xué)有更好的解決方法嗎？

生2：可以每周澆一次水。

師：澆水的量怎么控制？

生2：依靠人工經(jīng)驗(yàn)。

師：很多人平常比較忙，可能會(huì)遺忘，有沒有更科學(xué)的澆水方式？

生3：可以購買澆水器代替人工澆水，這樣就不會(huì)忘記澆水了。

師：這個(gè)想法很好，你知道澆水器工作原理是怎樣的嗎？

生4：利用定時(shí)控制器，定時(shí)定量澆水。

師：那么澆水器是如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量澆水的呢？能否通過流程圖展示？

生5：通過程序設(shè)定澆灌間隔、澆水時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)綠植定時(shí)、定量澆水（展示流程圖）。

師：請(qǐng)大家想一想，如何通過Python程序模擬實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水？

生6：可以使用輸入輸出input、print函數(shù)，模擬實(shí)現(xiàn)輸入環(huán)境溫度、輸入土壤濕度、輸出澆灌間隔和輸出澆水時(shí)長(zhǎng)的程序。

在教學(xué)片段一中，教學(xué)目的在于讓學(xué)生了解自動(dòng)澆水的原理和算法，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際進(jìn)行討論并得出結(jié)論，從而完成教學(xué)目標(biāo)。教師從真實(shí)生活情境出發(fā)，選擇綠植澆水項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生觀看視頻，發(fā)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用效應(yīng)，啟發(fā)學(xué)生分析、思考自動(dòng)澆水的解決方法，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)和計(jì)算思維。通過追問澆水器的原理和工作流程，引導(dǎo)學(xué)生分析、繪制定時(shí)澆灌及澆水時(shí)長(zhǎng)的流程圖，理解順序語句的基本思想。通過再次追問模擬自動(dòng)澆水的編程，讓學(xué)生選擇、分析并描述輸入輸出函數(shù)和賦值語句在自動(dòng)澆水中的使用，初步培養(yǎng)計(jì)算思維，激發(fā)學(xué)生開展項(xiàng)目探究的興趣。

2.第二個(gè)教學(xué)片段：運(yùn)用算法優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高計(jì)算思維

師：（播放視頻2）生活中，許多植物的生長(zhǎng)存在土質(zhì)疏松和環(huán)境潮濕的問題，常出現(xiàn)爛根現(xiàn)象。這可能是什么原因造成的？

生1：可能是環(huán)境潮濕或者植物澆水過量。

師：怎么判斷植物是否要澆水？

生2：可以測(cè)量植物的土壤濕度。

師：很好，在明確了澆水的條件后，請(qǐng)大家談?wù)劃菜鞯墓δ茉O(shè)計(jì)方案。

生3：可以首先通過傳感器測(cè)量土壤的濕度，然后根據(jù)綠植特點(diǎn)，明確綠植澆水的土壤濕度閾值。

師：視頻1中的澆水器是自動(dòng)定時(shí)澆水功能，有沒有更智能化的方案呢？

生4：可以通過程序控制澆水的頻率和澆水量。

師：非常好！程序可以幫助我們實(shí)現(xiàn)智能化，澆水需要根據(jù)不同的條件判斷來執(zhí)行處理，可以使用if分支語句實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)大家參考課本的分支結(jié)構(gòu)格式，說說具體的智能控制程序算法。

生5：根據(jù)土壤濕度判斷水泵是否要打開，再通過澆水的時(shí)間控制澆水量。

在教學(xué)片段二中，教學(xué)內(nèi)容涉及自然語言及編寫程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)方案，這對(duì)初學(xué)編程的學(xué)生來說有一定的困難。教師首先通過提問綠植出現(xiàn)爛根的原因，讓學(xué)生思考綠植澆水的條件，然后進(jìn)一步追問智能澆水器的功能，學(xué)生分組討論設(shè)計(jì)澆水器的功能方案，抽象出分支語句的條件。教師再通過追問具體的智能控制程序算法，讓學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)分支語句的使用，尋找解決問題的思路和方法。本環(huán)節(jié)教師根據(jù)學(xué)生的回答，層層遞進(jìn)地追問，啟發(fā)了學(xué)生的思維，也活躍了課堂的氛圍，進(jìn)一步提升了學(xué)生的邏輯抽象思維和計(jì)算思維。

3.第三個(gè)教學(xué)片段：總結(jié)提煉，提升計(jì)算思維品質(zhì)

師：我們通過自動(dòng)澆水和智能澆水兩個(gè)階段任務(wù)，分析了智能自動(dòng)澆水的基本原理。請(qǐng)大家總結(jié)對(duì)比兩個(gè)任務(wù)涉及的基本算法。

生1：自動(dòng)澆水主要使用的是順序結(jié)構(gòu)，而智能澆水是通過分支結(jié)構(gòu)的使用做出判斷。

師：順序結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是什么？

生2：順序結(jié)構(gòu)依次執(zhí)行每一條代碼，分支結(jié)構(gòu)是根據(jù)條件進(jìn)行判斷。

師：（梳理提升）順序結(jié)構(gòu)中程序從頭到尾依次執(zhí)行，不跳過任何代碼。分支結(jié)構(gòu)也稱選擇結(jié)構(gòu)，有選擇性地執(zhí)行代碼，可以跳過沒用的代碼，只執(zhí)行有用的代碼。

師：（拓展追問）在討論中，有同學(xué)反映如果只根據(jù)當(dāng)前的土壤濕度進(jìn)行定量澆水還不夠智能，還能再優(yōu)化澆水器嗎？

生3：可以根據(jù)溫度與濕度的不斷變化，使用循環(huán)語句不斷重復(fù)獲取溫度與濕度，達(dá)到更智能地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水效果。

師：非常好！我們可以依據(jù)溫濕度的綜合條件，通過分支結(jié)構(gòu)綜合判斷和處理。

教學(xué)片段三中，教師通過提問智能自動(dòng)澆水的基本原理，引導(dǎo)學(xué)生梳理、認(rèn)識(shí)順序結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)的使用，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和歸納總結(jié)的能力。通過任務(wù)對(duì)比，讓學(xué)生組織、分析、描述、區(qū)分“自動(dòng)”與“智能”的差異，形成運(yùn)用分支語句解決問題的計(jì)算思維。通過追問，逐步引導(dǎo)學(xué)生步入思維認(rèn)知的“深水區(qū)”，激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)與計(jì)算的熱情，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移，理解知識(shí)應(yīng)用原理及意義，自覺嘗試使用計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域的思想方法解決實(shí)際問題。

● 教學(xué)追問的總結(jié)思考

1.強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐，提高教師專業(yè)發(fā)展

教師要加強(qiáng)對(duì)高中信息技術(shù)新課標(biāo)的分析和理解，重視有關(guān)提問、追問等知識(shí)的學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，提高專業(yè)發(fā)展水平。

2.創(chuàng)設(shè)真實(shí)教學(xué)情境，精心預(yù)設(shè)課堂問題

課堂中的追問，教師要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，設(shè)計(jì)真實(shí)的教學(xué)情境，精心預(yù)設(shè)有啟發(fā)性、針對(duì)性和層次性的問題，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，在師生對(duì)話中升華學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提升教學(xué)有效性。

3.把握追問時(shí)機(jī)，發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維

教師要把握好追問的時(shí)機(jī)，運(yùn)用提示、補(bǔ)充、糾正等形式的追問，搭建思維跳板，暴露學(xué)生真實(shí)的思維過程，以便引導(dǎo)學(xué)生積極反思。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)學(xué)科的思維和方法分析問題，設(shè)計(jì)算法，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。

4.做好綜合評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力

在追問之后，教師要給予學(xué)生一定的思考和組織回答時(shí)間，在學(xué)生回答不出或者不完善的時(shí)候，可以給予適當(dāng)引導(dǎo)，方便學(xué)生梳理、總結(jié)，形成較高層次的計(jì)算思維。教師對(duì)待學(xué)生的回答，要及時(shí)回應(yīng)，肯定優(yōu)點(diǎn)，指出不足，做好綜合評(píng)價(jià)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，引導(dǎo)學(xué)生全面、深入地學(xué)習(xí)。

隨著高中信息技術(shù)新教材的深入使用，發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維成為信息技術(shù)教師迫切關(guān)心的問題。而教學(xué)追問為我們提供了一條很好的實(shí)施路徑，它集中體現(xiàn)了教師的教學(xué)機(jī)制與教學(xué)素養(yǎng)，體現(xiàn)了教師主導(dǎo)、學(xué)生主體思維升華的過程，延展了學(xué)生計(jì)算思維的廣度、深度與強(qiáng)度，有助于學(xué)生從不同角度審視知識(shí)，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程，掌握程序編寫與運(yùn)用的方法，真正體會(huì)學(xué)科的獨(dú)特魅力。